พระอุโบสถขนาดใหญ่ของวัดนางสาวโดดเด่นด้วยสถาปัตยกรรมมหาอุดสมัยอยุธยาตอนปลาย มีฐานอิฐโค้งมนคล้ายสำเภาจีน ซึ่งหาชมได้ยาก และมีทางเข้าเพียงทางเดียว ไม่มีหน้าต่าง เพื่อรวมพลังทางจิตวิญญาณตามประเพณีโบราณ หลังคาพระอุโบสถมุงด้วยกระเบื้องดินเผาแบบดั้งเดิม และใช้ท่อนซุงทั้งต้นเป็นคาน แสดงให้เห็นถึงความแข็งแกร่งและฝีมืออันประณีตของช่างในอดีตที่อุทิศตนสร้างสถานที่ศักดิ์สิทธิ์แห่งนี้ เพื่อทำตามคำปฏิญาณของหญิงสาวหลังจากรอดชีวิตจากสงคราม ภาพของพระอุโบสถรูปทรงสำเภาอันงดงามที่ตั้งอยู่ริมแม่น้ำท่าจีน ไม่เพียงแต่ดึงดูดนักท่องเที่ยวให้มาถ่ายรูปเท่านั้น แต่ยังเป็นสถานที่ศักดิ์สิทธิ์ที่ผู้ศรัทธาจะทำการเวียนเทียนและคลานลอดใต้ฐานพระอุโบสถเพื่อปัดเป่าเคราะห์ร้ายและนำความเป็นสิริมงคลมาสู่ชีวิต